Le interazioni tra popolazioni - AulaWeb

Le interazioni tra popolazioni
All’interno di un ecosistema alcune popolazioni di
specie diverse interagiscono tra loro e costituiscono
una comunità ecologica.

A livello della singola specie le interazioni possono
avere effetti di tre tipi:
                       +  positivi
                       0  neutri
                       -  negativi

Naturalmente le interazioni devono essere
interpretate contemporaneamente per le specie
che interagiscono tra loro:
               + 0  commensalismo
               + -  predazione, parassitismo
               + +  mutualismo
               - -  competizione

La competizione
• Competizione (intra- o interspecifica):
Uso di risorse da parte di un individuo che ne riduce la
disponibilità per altri individui

• Risorsa:
Qualsiasi fattore o sostanza che viene consumato da un
organismo e la cui disponibilità può aumentare il tasso di
accrescimento di una popolazione.
(ATTENZIONE: i fattori non consumabili - temperatura,
densità dell’acqua, pH, ecc. - sono condizioni ma non sono
risorse)

Il concetto di risorsa
• Risorse non rinnovabili (es. spazio, i siti riproduttivi)
• Risorse rinnovabili (es. foraggio, prede, nutrienti, ecc.)

Tre tipi di risorse rinnovabili:
• Generate all’esterno del sistema e non influenzabili dai
   consumatori (es. luce solare, precipitazioni, detrito
   organico per il benthos marino)
• Generate all’interno del sistema e direttamente
   influenzate dai consumatori (es. piante per gli erbivori,
   prede per i predatori)
• Generate all’interno del sistema, ma solo
   indirettamente influenzabili dal consumatore (es. nitrati
   per le piante)

La competizione è presente quando una o più risorse
                   sono limitanti

• Risorse limitanti: quelle disponibili in quantità più
  limitata rispetto alla necessità delle due specie.
  L’accesso alle risorse limitanti è determinato dalle
  interazioni competitive tra le specie.
• Se le risorse disponibili nell’ambiente non sono
  limitanti, allora la competizione non può essere
  dimostrata. Questo concetto è alla base della
  segregazione di nicchia ecologica che permette la
  coesitenza di più specie con esigenze simili in una
  stessa comunità ecologica.

Il principio di esclusione competitiva (Gause)

• Se due specie che vivono nello stesso ambiente
  utilizzano la stessa risorsa limitante (totale
  sovrapposizione di nicchia), allora una delle due
  finirà per estinguersi a causa della competizione.
  Questo fenomeno si definisce esclusione
  competitiva.

Cosa consente alle specie di coesistere?
Esistono meccanismi che possono impedire la perdita di specie
per esclusione competitiva e quindi mantengono un
elevatolivello di diversità:

1. Le specie hanno differenti nicchie ecologiche, ovvero esiste
un insieme di condizioni o di microhabitat in cui ciascuna di
esse risulta più adattata rispetto ai suoi competitori.

2. Le specie sono molto simili tra loro in termini di fitness. Il
processo di eliminazione della specie meno adattata è talmente
lento che nel frattempo le condizioni possono mutare per
l’avvento di una nuova specie per evoluzione o per invasione da
altre regioni

Cosa consente alle specie di coesistere?
Esistono meccanismi che possono ridurre l’esclusione
competitiva e quindi mantengono un elevato livello di
diversità:

3. La competizione è ridotta o annullata perché le popolazioni
teoricamente in competizione tra loro sono contenute
numericamente da un disturbo fisico, [es. basse temperature,
sostanze tossiche] o biologico [predazione e/o malattie ]. Il
sistema ecologico varia nel tempo e nello spazio, per cui le
popolazioni prevalgono alternativamente in momenti diversi o
luoghi diversi,.

La predazione permette la persistenza di più specie bentoniche
       Esempio: intertidale roccioso dello stato di Washington.

In ambiente montano Capriolo e Cervo possono
entrare in competizione:

Stambecco e Camoscio, invece, non sono risultati in
competizione:

Il principio di esclusione competitiva
• Se due specie che vivono nello stesso ambiente
  utilizzano la stessa risorsa limitante (totale
  sovrapposizione di nicchia), allora una delle due
  finirà per estinguersi a causa della competizione.
  Questo fenomeno si definisce esclusione
  competitiva.
• Affinché due specie simili possano coesistere nello
  stesso ambiente è necessario che esse si
  specializzino nello sfruttare in modo o proporzioni
  diverse le risorse disponibili (segregazione di
  nicchia).

Character displacement

    I fringuelli di Darwin nelle Galapagos
I
    Specie di frinquelli di dimensioni simili si cibano di
    semi coriacei di dimensioni simili e hanno becchi di
    dimensioni simili, quando vivono su isole separate.

                    Geospiza fuliginosa

            Geospiza fortis

Quando però si trovano
sulla stessa isola (sintopia)
allora una specie mantiene
le dimesioni del becco
originarie, mentre l’altra
aumenta le dimesioni del
becco per potersi nutrire
di semi più grandi

L’esito della competizione può dipendere dalle condizioni
ambientali
          Tribolium castaneum e Tribolium confusum
                   (coleotteri tenebrionidi)

Fatti accrescere assieme in provette con farina di frumento:

in condizioni calde e secche prevale T. confusum

in condizioni calde e umide prevale T. castaneum
 (anche se entrambi prediligono condizioni calde e umide)

                                          T, castaneum

                                          T. confusum

                Caldo/umido          Caldo secco

Meccanismi di competizione (secondo Schoener):

   1. per consumo (sottrazione di risorse rinnovabili)
   2. per prelazione (occupazione di spazio aperto)
   3. per sovraccrescimento (crescita di un individuo su un
      altro, con sottrazione di luce, acqua, ecc.)
   4. chimica (produzione di tossine diffuse nell’ambiente)
   5. territoriale (difesa dello spazio)
   6. per scontro (interazione transitoria riguardo a una
      risorsa, con danno fisico, perdita di tempo o di energia,
      furto di alimento)

Il meccanismo 1 è chiamato anche competizione per
sfruttamento; i meccanismi 4, 5, 6 sono detti anche
competizione per interferenza (influenza diretta attraverso
mezzi fisici o chimici)

Un altro esempio di competizione

Scoiattolo grigio              Scoiattolo europeo
Sciurus carolinensis           Sciurus vulgaris

Definizione di specie aliena
Specie, sottospecie, varietà o popolazione di specie introdotta
dall’uomo all’esterno della sua distribuzione naturale passata
o presente.

                       Specie aliena invasiva
specie aliena la cui introduzione e/o diffusione minaccia la
diversità biologica.

Le conseguenze dell’invasione….

                                                       Danni
    Danni alla
                                                   economici:
   biodiversità:
                                                 Danneggiamento
 Le specie aliene
                          Danni alla salute         di colture,
 sono la seconda
                            degli animali e           foreste,
 causa di perdita
                              dell’uomo:           allevamenti,
  di biodiversità
                         Diffusione di virus e      arginature
  nel mondo (es.
                             altri patogeni
isole, acque dolci,
                           “alieni”, “effetto
aree perturbate…)
                            serbatoio”per
                         patogeni altrimenti
                             non virulenti

Predazione
  Ibridazione                             diretta sulle specie
   con specie                           indigene fino alla loro
  autoctone…                                  estinzione…

                   Le conseguenze                 Alterazione
                                               fisica dell’habitat
                   delle “invasioni”

  Competizione
  ecologica con                        Veicolazione di patologie
specie autoctone                            alle autoctone

Sciurus vulgaris Linnaeus 1758

Lo scoiattolo comune è lungo circa 25 cm senza la coda (lunga da 15-20
                    cm). Il peso va da 250 a 350 g

Mantello
                                                                 rosso, bruno
                                                                (nero), ventre
                                                                  bianco; peli
                                                                sui padiglioni
                                                                   auricolari

   Roditore  Diastema

Sono solitari, ma non strettamente territoriali. Gli adulti in genere non
difendono parte del bosco impedendovi l’accesso ad altri animali, ma le
femmine adulte che si riproducono difendono la porzione di territorio che
usano più intensamente (core-area) dall’accesso di altre femmine
riproduttive. In inverno tendono ad essere meno attivi ma non vanno in
letargo.

Il nido di grandi dimensioni 25-45 cm di diametro,
                        costruito con rametti intrecciati, in genere vicino al
                        tronco o alla biforcazione dei rami

                        I nidi non sono esclusivi; un singolo scoiattolo può usare
                        fino a 3-4 nidi e lo steso nido può essere usato da diversi
                        animali in giorni successivi. Maschi e femmine possono
                        usare lo stesso nido nel periodo riproduttivo, ma sarà
                        poi la femmina da sola ad allevare i piccoli in un nido
                        grande e ben isolato.

Il periodo degli accoppiamenti è in genere compreso tra gennaio e giugno, e i
parti (dopo una gestazione di sei settimane) avvengono da marzo ad agosto.
Negli anni in cui il cibo è abbondante le femmine possono avere due parti
all’anno, ma in condizioni di scarsità alimentare, la riproduzione può essere
unica o anche assente

Sciurus carolinensis Gmelin 1788

 Misura circa 25 cm di lunghezza, cui se ne sommano altrettanti di coda, per un
peso totale che può raggiungere il mezzo chilogrammo. Il colore è sempre grigio,
        con un alone chiaro intorno alla coda e senza peli sulle orecchie

Nido di forma sferica, con diametro di circa 30 cm; collocato a 4-5 m dal suolo,
spesso in cavità negli alberi foderate con muschio o erba

Riproduzione: due periodi riproduttivi all’anno: alla fine dell’inverno e verso
metà estate. Il successo riproduttivo è correlato alla disponibilità di cibo:
femmine con peso inferiore ai 300g non vanno in estro. La femmina partorisce
da 1 a 4 piccoli, svezzati in 2 mesi. In inverno non va in letargo!

Gli scoiattoli in autunno accumulano risorse alimentari
(prevalentemente semi e frutta secca) che nascondono in cavità dei
tronchi d'albero o in buche scavate nel terreno, successivamente
ricoperte (dispense). Ciascun animale possiede alcune centinaia di
rifugi per il cibo, per localizzare i quali si serve di segnali olfattivi e
memoria spaziale.

Grigio e rosso se sintopici entrano in competizione per le risorse
trofiche e spaziali. Il grigio essendo attivo tutto l’anno e maggiormente
terricolo è in grado di scovare e consumare le riserve di cibo del rosso
che d’inverno resta senza cibo e stenta a riprodursi.

In N America ci sono fino
                            a tre specie di scoiattoli
                            nella stessa regione (due
                            arboricoli e uno volante)

In Europa c’è una sola
specie di scoiattolo
arboricolo (lo scoiattolo
volante Pteromys è solo
in Siberia)

Scoiattolo Rosso     Scoiattolo Grigio

Lunghezza testa-corpo                     180-200               240-290

Peso (g)                                  250-350               400-500

Longevità (anni)                             6-8                   7-9

Incremento annuale di peso                  10%                   20%
(rispetto al peso corporeo)
Attività arborea (rispetto al tempo         67%                   14%
di attività media annuale)
Habitat ottimali                      Boschi di conifere   Boschi di latifoglie

Digerisce le ghiande                        poco                    Sì

Densità animali/ha
Boschi di conifere

In Gran Bretagna, l’esclusione competitiva tra queste due specie è mediata anche
dalla presenza di un Poxvirus degli scoiattoli: gli scoiattoli grigi, coevoluti col virus,
 sono resistenti e agiscono da vettori, mentre gli scoiattoli rossi che ne entrano in
                 contatto si ammalano e muoiono in poco tempo.

In Italia i grigi introdotti a Nervi e in Piemonte a Stupinigi (Torino). In
Piemonte nucleo in forte e continua espansione a scapito dei rossi
che scompaiono quando entrano in simpatria.

In Piemonte l’espansione dei grigi è stata costante. Nelle aree
colonizzate dalle popolazioni di grigio, quelle di rosso si estinguono
in pochi anni

Meccanismi di competizione tra scoiattolo rosso e grigio

   1. per consumo (sottrazione di risorse rinnovabili)

   2. per prelazione (occupazione di spazio aperto)

   3. per sovraccrescimento (crescita di un individuo su un altro, con
      sottrazione di luce, acqua, ecc.)

   4. chimica (produzione di tossine diffuse nell’ambiente)

   5. territoriale (difesa dello spazio)

   6. per scontro (interazione transitoria riguardo a una risorsa, con
      danno fisico, perdita di tempo o di energia, furto di alimento)